KR20100133896A - 큰 접합력을 제공하는 다이 접합기 - Google Patents

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Abstract

다이를 픽업하여 접합 부위에 다이를 접합하기 위한 콜렛을 포함하는 접합 헤드를 포함하는 다이 접합기가 제공된다. 다이 접합기는 접합 부위를 향해 그리고 접합 부위로부터 멀어지는 방향으로의 구동 방향들로 콜렛을 구동하기 위해 샤프트에 의해 콜렛에 연결된 제1 모터와, 제1 모터의 구동 방향들에 평행한 방향들로 접합 헤드를 구동하기 위해 접합 헤드에 연결된 제2 모터를 포함한다. 또한, 회전 모터가 제1 모터의 구동 방향들에 평행한 회전축을 중심으로 콜렛을 회전시키기 위해 콜렛에 작동식으로 연결된다. 샤프트는 회전 모터에 활주식으로 연결되어 제1 모터에 의해 이동하도록 구동될 때 회전 모터에 대해 활주될 수 있다.

Description

큰 접합력을 제공하는 다이 접합기{DIE BONDER FOR PROVIDING A LARGE BONDING FORCE}
본 발명은 전자 장치들을 위한 다이 접합기, 특히, 다이 접합을 위한 큰 접합력을 발생시키는 다이 접합기에 관한 것이다.
반도체 다이들 또는 칩들의 제조 동안, 다수의 반도체 다이들이 단일 웨이퍼 상에 함께 형성된다. 그후, 웨이퍼가 절단되어 개별 다이들을 분리시킨다. 그후, 이들 반도체 다이들 각각은 다이 접합 프로세스를 사용함으로써 추가 처리를 위해 지지면 상에 개별적으로 장착되어야 한다. 그후, 다이들과 외부 장치들 사이에 전기적 연결부들이 생성되고, 다이들은 추후 환경으로부터 다이들을 보호하기 위해 플라스틱 복합물로 봉입된다.
상기 다이 접합 프로세스에 사용되는 종래 기술 다이 접합기들에서, 각 개별 다이는 일반적으로 접합 아암에 의해 웨이퍼로부터 픽업되고, 그후, 기판 상에 다이의 부착을 수행하기 위해 기판으로 이송된다. 다이 접합기는 일반적으로, 다이 접합 헤드를 포함하며, 이 다이 접합 헤드는 다이를 보유하는 웨이퍼 플랫폼으로부터 반도체 다이를 픽업하기 위한 흡입력을 생성하기 위해 공기 노즐을 구비한다. 그후, 다이는 기판 상으로 이송되어 기판 상에 접합된다.
다이를 정확하고 정밀하게 기판 상에 배치하기 위해, 기판 및 웨이퍼 플랫폼 상의 다이의 영상들을 포착하기 위해 관찰 시스템을 이용하여 시각적 정렬이 수행된다. 접합 헤드와 공기 노즐의 위치설정은 다이의 포착된 영상에 따라 수행되며, 이 목적을 위한 다이 상의 정렬 패턴 또는 기준 마크를 기준으로 한다. 접합 헤드는 다이를 픽업한 이후 세타 축을 따른 회전 보상을 수행하기 위해 다이의 포착된 영상을 사용한다. 다음에, 접합 헤드는 접합을 수행하기 위한 하향 이동 이전에, 다이를 회전시켜 기판의 배향에 대해 다이를 정렬시킨다. 접합력 엑츄에이터가 다이에 직접적으로 압축력을 인가하는 동안 z-축 운동 모터에 의해 접합 헤드의 하향 이동이 이행된다. 압축 접합력은 다이를 기판에 대해 압박하기에 충분히 커야만 한다.
도 1은 다이 접합을 위한 예비부하된 압축 스프링(102)을 포함하는 종래의 다이 접합기(100)의 측면도이다. 다이 접합기(100)의 접합 헤드(101)는 접합 헤드 장착부(103)에 장착되고, 이 접합 헤드 장착부(103)는 추가로 z-축 운동 테이블(106)에 의해 활주식으로 지지되어 있다. 접합 헤드(101)는 예비부하된 압축 스프링(102)에 의해 보조되는 접합 동안 다이(108) 상에 큰 접합력을 인가한다. 추가적으로, 회전 또는 세타 운동 보상을 위해 접합 헤드(101)를 회전시키도록 작동하는 회전 모터(104)가 존재한다.
z-축 운동 테이블(106)이 하향 이동할 때, 이는 압축 스프링(102)을 압축시키고, 다이(108)가 기판(110)과 접촉한 이후 다이(108) 상에 작용하는 접합력을 증가시킨다. 수직 방향으로의 큰 z-축 구동 운동이 생성되며, 이는 다이 접합기(100)의 X-Y 배치 변위를 유도한다. 또한, 접합 헤드 장착부(103)와 z-축 운동 테이블(106)은 접합 동안 큰 상향력을 지탱하는 선형 안내부를 포함한다. 이 상향력은 접합 헤드 장착부(103)와 z-축 운동 테이블(106)을 통과하고, 접합 헤드(101) 상에 배치 변위를 유도하며, 큰 접합력으로 접합을 수행할 때 다이 경사를 유발한다. 따라서, 작업은 z-축 운동 테이블(106)의 롤링(roll), 피칭(pitch) 및 요잉(yaw)을 유발하기 쉬울 뿐 아니라, 다이 접합기(100)의 구조를 구조적으로 변형시킨다. 모든 이들 편차들은 접합 헤드(101)의 배치 정확도에 영향을 주는 역할을 할 수 있다. 따라서, 이 접합 헤드 디자인은 매우 높은 배치 정밀도를 달성할 수 없을 뿐만 아니라, 다이(108)를 경사지지 않게 하는 것에 관한 엄격한 요구를 충족시키지 못한다.
다른 종래 기술 다이 접합기(100')가 도 2에 도시되어 있으며, 도 2는 접합력을 제공하도록 공압 실린더(112)를 포함하는 종래의 다이 접합기의 측면도이다. 접합 헤드(101')는 접촉부(114)의 구형 지점을 통해 z-축 운동 테이블(106)에 결합된 공압 실린더(112)의 형태로 접합력 모터에 장착된다. 지지 구조체(118)에 장착된 공압 실린더(112)의 도움으로 큰 접합력이 인가된다. 큰 접합력 부하는 직접적으로 지지 구조체(118)에 의해 지탱되며, 힘의 주 라인들은 접합 헤드 장착부(103) 및 z-축 운동 테이블(106)을 우회한다. 따라서, 접합 헤드 장착부(103) 및 z-축 운동 테이블(106)의 변형이 회피된다. 접합 헤드 장착부(103) 및 z-축 운동 테이블(106) 구조체의 변형으로 인한 다이 경사도 회피된다. z-축 운동 테이블(106)에 의한 z-축 구동 운동이 존재하지 않기 때문에, z-축 운동 테이블(106)의 롤링, 피칭 및 요잉에 기인한 배치 에러도 감소된다. 그러나, 이 디자인에서, 접합 헤드(101')는 단지 선형 구동기인 공압 접합력 액츄에이터에 고정식으로 결합되어 있기 때문에, 세타 운동을 나타내지 않는다. 따라서, 픽업된 다이(108)가 접합되기 이전에, 어떠한 회전 또는 세타 보상도 존재하지 않는다.
감소된 배치 에러로 큰 접합력을 발생시킬 수 있을 뿐 아니라, 다이의 임의의 회전 오프셋을 보정하기 위해 회전 또는 세타 보상을 제공할 수 있는 접합 헤드를 구현하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 종래 기술에 비해 더 정확한 다이 접합을 달성하면서 큰 접합력을 생성하는 접합 헤드를 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명은 다이 접합기를 제공하며, 이 다이 접합기는 다이를 픽업하여 상기 다이를 접합 부위에 접합하기 위한 콜렛을 포함하는 접합 헤드와, 접합 부위를 향한 및 접합 부위로부터 멀어지는 구동 방향들로 콜렛을 구동하기 위해 샤프트에 의해 콜렛에 연결된 제1 모터와, 제1 모터의 구동 방향들에 평행한 방향들로 접합 헤드를 구동하기 위해 접합 헤드에 연결된 제2 모터와, 제1 모터의 구동 방향들에 평행한 회전축을 중심으로 콜렛을 회전시키기 위해 콜렛에 작동식으로 연결된 회전 모터를 포함하고, 샤프트는 제1 모터에 의해 이동하도록 구동될 때 샤프트가 회전 모터에 대해 활주될 수 있도록 회전 모터에 활주식으로 연결된다.
본 발명을 이하에서 첨부 도면을 참조로 더 상세히 설명할 것이다. 도면 및 관련 도면의 특정 사항은 청구범위에 규정된 바와 같은 본 발명의 넓은 본질의 일반성을 빼앗는 것으로 이해되지 않아야 한다.
본 발명에 따른 다이 접합기는 종래 기술에 비해 더 정확한 다이 접합을 달성하면서 큰 접합력을 제공한다.
첨부 도면과 함께 고려할 때 본 발명의 일 양호한 실시예를 참조함으로써 본 발명을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 예비부하된 압축 스프링을 포함하는 종래의 다이 접합기의 측면도.
도 2는 공압 실린더를 포함하는 종래의 다이 접합기의 측면도.
도 3은 본 발명의 양호한 실시예에 따른 큰 접합력을 발생시키는 접합 헤드를 포함하는 다이 접합기의 측면도.
본 발명의 양호한 실시예를 첨부 도면을 참조로 이하에 설명한다.
도 3은 본 발명의 양호한 실시예에 따른 큰 접합력을 발생시키는 접합 헤드(12)를 포함하는 다이 접합기(10)의 측면도이다. 접합 헤드(12)는 선형 모터인 것이 바람직한 제1 모터 또는 접합력 모터(14) 및 콜렛(30)을 포함한다. 접합력 모터(14)는 일반적으로 접합력 모터 포서(16; forcer)와 접합력 모터 스테이터(18)를 포함한다. 접합력 모터 포스(16)는 기판(28)을 향해, 그리고, 기판으로부터 멀어지는 방향으로 z-축으로 콜렛(30; collet)을 구동하기 위한 접합력 분리 샤프트(34)에 의해 콜렛(30)에 연결된다. 콜렛(30)은 진공을 사용하여 또는 그립퍼로 다이(26)를 픽업하고, 다이(26)를 기판(28) 상에 존재할 수 있는 접합 부위에 접합한다. 접합 헤드(12)의 접합력 모터(14)는 기판(28)에 다이(26)를 접합하기 위해 큰 접합력을 발생시킨다.
z-모터(19) 같은 제2 모터가 접합 헤드(12)를 z-축을 따라 이동하도록 구동한다. 이는 접합 헤드 장착부(27)에 의해 접합 헤드(12)에 연결된다. z-모터(19)가 접합 헤드 장착부(27)에 결합되어 있는 z-슬라이더(25)를 z-축 운동 테이블(24)에 대해 이동하도록 구동할 때, 이 구동 운동은 또한 접합 헤드(12)와 함께 이동하도록 접합력 모터(14)를 구동한다.
접합 헤드(12)는 또한 로터 모터(32)를 더 포함하며, 이 로터 모터(32)는 콜렛(30)에 연결되어 콜렛(30)과 접합 헤드(12)를 z-축에 평행한 회전축을 중심으로 회전 모터(32)의 모터 로터(35)를 통해 회전시킨다. 이는 다이(26)가 기판(28)에 접합되기 이전에 기판(28)에 대한 픽업된 다이(26)의 각도 배향이 조절 및 보상될 수 있게 한다. 회전 모터(32)는 접합력 모터(14)의 힘 인가 경로 내에 위치된 접합력 분리 샤프트(34)에 의해 접합력 모터(14)로부터 분리된다. 접합력 모터(14) 및 z-모터(19) 양자 모두는 지지 구조체(36)에 장착된다.
다이 접합기(10)는 다이를 기판(28)과 정렬시키기 위한 목적의 상향 지향 광학 장치(22) 및 하향 지향 광학 장치(20)를 추가로 포함한다. 동작시, 기판(28)에 대한 다이(26)의 상대 위치가 결정될 수 있도록 하향 지향 광학 장치(20)로부터 취해진 다이(26)의 영상이 포착된다. 다이(26)는 다이 픽업을 위해 접합 헤드(12)로, 그리고, 그 아래로 셔틀 컨베이어(미도시)에 의해 이송된다. 수평 평면 상의 X-Y 보상은 X-Y 테이블에 의해 구동되는 다른 셔틀 컨베이어(미도시)에 의해 수행될 수 있다.
또한, 접합 헤드(12)가 다이(26)를 픽업하고 하향 지향 광학 장치(20)의 도움으로 콜렛(30)을 다이(26)에 대해 정렬시키기 이전에 세타 보상이 수행될 수도 있다. 접합력 분리 샤프트(34)는 접합력 모터(14)에 의해 구동될 때 z-축으로 자체적 재위치설정을 위해 모터 로터(35) 상의 베어링(33)에 의해 회전 모터(32)에 대해 활주될 수 있다. X-Y 및 세타 보상은 다이(26)가 콜렛(30)에 의해 보유될 때 다이(26)가 콜렛(30)과 정확하게 정렬되는 것을 보증한다. 셔틀은 외부로 이동하고, 다이(26)의 영상이 상향 지향 광학 장치(22)에 의해 포착되어 기판(28)에 대한 다이(26)의 위치가 결정될 수 있다. 그후, 접합 헤드(12)는 접합을 수행하기 이전에 기판을 관찰하는 시각 정렬 시스템(미도시)을 사용하여 기판(28)의 배향에 따라 다이(26)를 회전 및 정렬시킨다.
z-모터(19)는 z-슬라이더(25)에 의해 접합 헤드(12)를 하향 구동하고, 다이(26)가 기판(28)과 접촉하여, 터치-다운 센서로부터의 피드백 신호가 수신되면 정지한다. 접합력 분리 샤프트(34)가 트리거되어 접합 헤드(12)를 미소하게 상향 이동시킨다. 접합 헤드(12)의 회전 중심과 축방향으로 위치되어 있는 접합력 모터(14)는 콜렛(30) 및 접합력 분리 샤프트(34)를 통해 직접적으로 다이(26)에 큰 압축력을 인가한다. 바람직하게는, z-모터(19)를 제외한 접합력 모터(14)만이 기판(28) 상의 접합 부위에 다이(26)를 접합하기 위한 하향 접합력을 인가하도록 다이(26) 상에 z-축 구동 운동을 발생시킨다. 접합 헤드 장착부(27) 상에 장착된 접합 헤드(12)는 접합 헤드(12)에 대해 활주식으로 이동할 수 있는 접합력 분리 샤프트(34)에 의해 이 z-축 구동 운동으로부터 분리된다. 이 방식으로, 다이(26)가 기판(28)에 접촉한 이후 기판(28)에 대한 다이(26)의 큰 구동 운동으로부터 초래되는 접합 부하는 접합 헤드 장착부(27)로 전달되지 않는다. 따라서, 어떠한 부하도 직접적으로 접합 헤드(12)로부터 접합 헤드 장착부(27) 및 z-축 운동 테이블(24)로 통과하지 않으며, 따라서, 이들은 z-축 구동 운동으로부터 분리된다. 이는 접합 헤드 장착부(27) 및 z-축 운동 테이블(24)을 변형시키는 것을 회피하며, 그래서, 구조적 변형에 기인한 배치 오류가 피해질 수 있다. 다이(26)가 기판(28)과 접촉한 이후에 구동 운동이 존재하지 않기 때문에 z-축 운동 테이블(24)의 롤링, 피칭 및 요잉에 기인한 배치 에러도 피해질 수 있다.
본 발명의 양호한 실시예에 따른 다이 접합기(10)는 다이를 경사지지 않게 하는 것과 회전 오프셋 보상의 필요성을 충족시키면서 정밀하게 큰 접합력으로 다이 접합을 달성한다는 것을 인지하여야 한다. 압축 부하는 콜렛(30) 및 접합력 분리 샤프트(34)를 통해 접합력 모터(14)로부터의 힘에 의해 직접적으로 다이(26)상에 작용한다. 또한, 접합력 모터(14)는 더 낮은 전체 접합력 및 더 작은 충격력으로 접합을 달성하도록 콜렛(30) 및 접합력 분리 샤프트(34)의 중량을 상쇄-평형화하도록 상향 인력을 제공할 수 있다.
따라서, 접합력 분리 샤프트(34)를 사용한 회전 모터(32) 및 z-모터(19)로부터의 접합력 모터(14)의 분리에 의해, 다이 접합 동안 큰 접합력이 사용될 때 접합 헤드 장착부(27) 및 z-축 운동 테이블(24)의 구조적 변형에 기인한 접합 헤드(12)의 배치 에러가 감소될 수 있다. 또한, 임의의 다이 오프셋을 교정하기 위해 세타 보상도 달성될 수 있다. 접합력 모터(14)로부터 분리되어 있는 접합 헤드 장착부(27) 및 z-축 운동 테이블(24)을 통해 어떠한 부하도 통과하지 않기 때문에, z-축 구동 운동 뿐 아니라, 다이 경사에 기인한 배치 변위도 피할 수 있다.
본 명세서에 설명된 본 발명은 특정하게 설명된 것들 이외의 변용, 변경 및/또는 추가가 이루어질 수 있으며, 본 발명은 상술한 설명의 개념 및 범주 내에 드는 모든 이런 변용, 변경 및/또는 추가를 포함한다는 것을 이해하여야 한다.

Claims (7)

  1. 다이 접합기에 있어서,
    다이를 픽업하여 상기 다이를 접합 부위에 접합하기 위한 콜렛을 포함하는 접합 헤드와,
    접합 부위를 향한, 그리고 접합 부위로부터 멀어지는 구동 방향들로 상기 콜렛을 구동하기 위해 샤프트에 의해 상기 콜렛에 연결된 제1 모터와,
    상기 제1 모터의 구동 방향들에 평행한 방향들로 상기 접합 헤드를 구동하기 위해 상기 접합 헤드에 연결된 제2 모터와,
    상기 제1 모터의 구동 방향들에 평행한 회전축 주위로 상기 콜렛을 회전시키기 위해 상기 콜렛에 작동식으로 연결된 회전 모터를 포함하고,
    상기 샤프트는 상기 제1 모터에 의해 이동하도록 구동될 때 상기 샤프트가 상기 회전 모터에 대해 활주될 수 있도록 상기 회전 모터에 활주식으로 연결되는 다이 접합기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 모터는 선형 모터인 다이 접합기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 모터는 상기 접합 헤드를 지지하기 위한 접합 헤드 장착부를 통해 상기 접합 헤드에 연결되는 다이 접합기.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 접합 헤드 장착부에 결합된 슬라이더를 더 포함하고, 상기 슬라이더는 상기 접합 헤드를 구동하기 위해 상기 제1 모터의 구동 방향들에 평행한 방향들을 따른 상기 제2 모터에 의한 구동 방향들로 활주하도록 구동될 수 있는 다이 접합기.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 샤프트는 상기 제1 모터에 의해 발생된 접합 부하가 상기 접합 헤드 장착부로 직접적으로 전달되지 않도록 접합 헤드에 대해 활주식으로 이동가능한 다이 접합기.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 모터는 상기 접합 부위에 상기 다이를 접합하기 위해 접합력을 인가하도록 작동되고, 상기 제2 모터는 그렇지 않은 다이 접합기.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 샤프트는 베어링에 의해 상기 회전 모터의 로터에 활주식으로 결합되는 다이 접합기.


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